Что там в глубинах вселенной
Что находится на краю Вселенной?
В 2019 году это обычная эмоция — желать по четыре-пять раз на дню отправиться не то, чтобы в космос, но на самый край света, как можно дальше, чтобы избавиться от дурного наваждения или плохой погоды, задерживающегося поезда или тесных брюк, таких заурядных на Земле вещей. Но что будет ждать вас на этой космологической границе? Что это вообще такое — край света, край Вселенной — что мы там увидим? Это граница или бесконечность вообще?
Давайте спросим у ученых.
Что находится на краю света
Шон Кэрролл, профессор физики Калифорнийского технологического института
«Насколько мы знаем, у Вселенной нет границ. У наблюдаемой Вселенной есть край — предел того, что мы можем увидеть. Это связано с тем, что свет движется с конечной скоростью (один световой год в год), поэтому, когда мы смотрим на далекие вещи, мы вглядываемся назад во времени. В самом конце мы видим, что происходило почти 14 миллиардов лет, остаточное излучение Большого Взрыва. Это космический микроволновый фон, который окружает нас со всех стороны. Но это не физическая «граница», если уж так посудить.
Поскольку мы можем видеть лишь настолько далеко, мы не знаем, на что похожи вещи за пределами нашей наблюдаемой Вселенной. Та вселенная, которую мы видим, довольно однородна в больших масштабах и, возможно, так будет продолжаться буквально всегда. В качестве альтернативы вселенная могла бы свернуться в сферу или тор. Если это так, вселенная будет ограничена по общему размеру, но все равно не будет иметь границы, точно так же, как круг не имеет начала или конца.
Также возможно, что вселенная неоднородна за пределами того, что мы можем видеть, и что условия сильно отличаются от места к месту. Эту возможность представляет космологическая мультивселенная. Мы не знаем, существует ли мультивселенная в принципе, но поскольку не видим ни то, ни другое, разумно было бы сохранять непредвзятость».
Джо Данкли, профессор физики и астрофизических наук в Принстонском университете
«Да все то же самое!
Окей, на самом деле мы не считаем, что у вселенной есть граница или край. Мы думаем, что она либо продолжается бесконечно во всех направлениях, либо оборачивается вокруг себя, так что она не является бесконечно большой, но все равно не имеет краев. Представьте поверхность пончика: у нее нет границ. Может быть, вся вселенная такая (но в трех измерениях — у поверхности пончика всего два измерения). Это значит, что вы можете отправиться на космическом корабле в любом направлении, и если будете путешествовать достаточно долго, вернетесь туда, откуда начали. Нет края.
Но есть также то, что мы называем наблюдаемой вселенной, которая является частью пространства, которую мы можем реально видеть. Край этого места находится там, откуда свету не хватило времени, чтобы добраться до нас с начала существования вселенной. Мы можем увидеть только такой край, а за ним, вероятно, будет все то же самое, что мы видим вокруг: сверхскопления галактик, в каждой из которых миллиарды звезд и планет».
Поверхность последнего рассеяния
Джесси Шелтон, доцент кафедры физики и астрономии Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн
«Все зависит от того, что вы подразумеваете под краем вселенной. Поскольку скорость света ограничена, чем дальше и дальше в космос мы смотрим, тем дальше и дальше назад во времени мы заглядываем — даже когда смотрим на соседнюю галактику Андромеду, мы видим не то, что происходит сейчас, а что происходило два с половиной миллиона лет назад, когда звезды Андромеды излучали свет, попавший в наши телескопы только сейчас. Самый старый свет, который мы можем увидеть, пришел из самых дальних глубин, поэтому, в некотором смысле, край вселенной — это самый древний свет, который нас достиг. В нашей вселенной это космический микроволновый фон — едва заметное, продолжительное послесвечение Большого Взрыва, которое отмечает момент, когда Вселенная остыла достаточно, чтобы позволить сформироваться атомам. Это называется поверхностью последнего рассеяния, поскольку отмечает место, где фотоны перестали прыгать между электронами в горячей, ионизированной плазме и начали вытекать через прозрачное пространство, на миллиарды световых лет в нашу сторону. Таким образом, можно сказать, что край вселенной — это поверхность последнего рассеяния.
Что находится на краю вселенной прямо сейчас? Ну, мы не знаем — и не можем узнать, нам пришлось бы ждать, пока свет, испущенный там сейчас и идущий к нам, пролетит много миллиардов лет в будущем, но поскольку вселенная расширяется все быстрее и быстрее, мы вряд ли увидим новый край вселенной. Можем лишь догадываться. На крупных масштабах наша вселенная выглядит по большей части одинаковой, куда ни глянь. Велики шансы, что если бы вы оказались на краю наблюдаемой вселенной сегодня, вы увидели бы вселенную, которая плюс-минус похожа на нашу собственную: галактики, больше и малые, во всех направлениях. Я думаю, что край вселенной сейчас это попросту еще больше вселенной: больше галактик, больше планет, больше живых существ, задающихся таким же вопросом».
Вселенная не плоская
Майкл Троксель, доцент физики в Университете Дьюка
«Несмотря на то, что Вселенная, вероятно, бесконечна в размерах, на самом деле существует не один практический «край».
Мы думаем, что Вселенная на самом деле бесконечно — и у нее нет границ. Если бы Вселенная была «плоской» (как лист бумаги), как показали наши тесты с точностью до процента, или «открытой» (как седло), то она действительно бесконечна. Если она «закрыта», как баскетбольный мяч, то она не бесконечна. Однако, если вы зайдете достаточно далеко в одном направлении, вы в конечном итоге окажетесь там, откуда начали: представьте, что вы движетесь на поверхности шара. Как однажды сказал хоббит по имени Бильбо: «Убегает дорога вперед и вперед…». Снова и снова.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
У Вселенной есть «край» для нас — даже два. Это связано с частью общей теории относительности, которая гласит, что все вещи (включая свет) во Вселенной имеют ограничение скорости — 299 792 458 м/с — и этот предел скорости сохраняется всюду. Наши измерения также говорят нам, что Вселенная расширяется во всех направлениях, причем расширяется все быстрее и быстрее. Это значит, что когда мы наблюдаем объект, который очень далеко от нас, свету от этого объекта нужно время, чтобы добраться до нас (расстояние, деленное на скорость света). Хитрость заключается в том, что поскольку пространство расширяется, пока свет идет к нам, расстояние, которое должен пройти свет, также увеличивается с течением времени на пути к нам.
Итак, первое, что вы могли бы спросить: на каком самом дальнем расстоянии мы могли бы наблюдать свет от объекта, если бы он был испущен в самом начале существования Вселенной (которой около 13,7 миллиарда лет). Оказывается, это расстояние — 47 миллиардов световых лет (световой год примерно в 63 241 раз больше расстояния между Землей и Солнцем), и называется космологическим горизонтом. Можно поставить вопрос несколько иначе. Если бы мы отправили сообщение со скоростью света, на каком расстоянии мы могли бы его получить? Это еще интереснее, потому что скорость расширения Вселенной в будущем возрастает.
Оказывается, что даже если это послание будет лететь вечно, оно сможет добраться только до тех, кто находится сейчас на расстоянии 16 миллиардов световых лет от нас. Это называется «горизонт космических событий». Однако самая дальняя планета, которую мы могли наблюдать, находится в 25 тысячах световых лет, поэтому мы все равно могли бы поприветствовать всех, кто живет в этой Вселенной на сегодняшний момент. А вот самое дальнее расстояние, на котором наши нынешние телескопы могли бы различить галактику, составляет около 13,3 миллиарда световых лет, поэтому мы не видим, что находится на краю вселенной. Никто не знает, что находится на обоих краях».
Эбигейл Вирегг, доцент Института космологической физики им. Кавила при Чикагском университете
«Используя телескопы на Земле, мы смотрим на свет, исходящий из отдаленных мест Вселенной. Чем дальше находится источник света, тем больше времени требуется, чтобы этот свет попал сюда. Поэтому, когда вы смотрите на отдаленные места, вы смотрите на то, на что были похожи эти места, когда был рожден увиденный вами свет — а не на то, как эти места выглядят сегодня. Вы можете продолжать смотреть дальше и дальше, что будет соответствовать продвижению дальше и дальше назад во времени, пока не увидите нечто, что существовало спустя несколько тысячелетий после Большого Взрыва. До этого вселенная была настолько горячей и плотной (задолго до того, как появились звезды и галактики!), что любой свет во вселенной ни за что не мог зацепиться, его нельзя увидеть современными телескопами. Это и есть край «наблюдаемой вселенной» — горизонт — потому что за ним ничего не разглядеть. Время идет, этот горизонт меняется. Если бы вы могли посмотреть на Вселенную с другой планеты, вы вероятно увидели бы то же самое, что видим мы на Земле: ваш собственный горизонт, ограниченный временем, которое прошло с момента Большого Взрыва, скоростью света и расширением вселенной.
Космический корабль SpaceShip будет вмешать до 100 пассажиров, но до конца Вселенной он точно не долетит.
Как выглядит то место, которое соответствует земному горизонту? Мы не знаем, потому что можем увидеть это место таким, каким оно было сразу после Большого Взрыва, а не каким оно стало сегодня. Но все измерения показывают, что вся видимая вселенная, включая край наблюдаемой вселенной, выглядит примерно одинаково, так же, как и наша локальная вселенная сегодня: со звездами, галактиками, скоплениями галактик и огромным пустым пространством.
Мы также думаем, что вселенная намного больше той части вселенной, которую мы сегодня можем увидеть с Земли, и что у самой вселенной нет «края» как такового. Это просто расширяющееся пространство-время».
У вселенной нет границ
Артур Косовский, профессор физики Питтсбургского университета
«Одним из самых фундаментальных свойств вселенной является ее возраст, который, согласно различным измерениям, мы сегодня определяем как 13,7 миллиарда лет. Поскольку мы также знаем, что свет распространяется с постоянной скоростью, это означает, что луч света, который появился в ранние времени, прошел к сегодняшнему дню определенное расстояние (назовем это «расстоянием до горизонта» или «расстоянием Хаббла»). Поскольку ничто не может двигаться быстрее скорости света, расстояние Хаббла будет самым дальним расстоянием, которое мы когда-либо сможем наблюдать в принципе (если не обнаружим какой-либо способ обойти теорию относительности).
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
У нас есть источник света, идущий к нам почти с расстояния Хаббла: космическое микроволновое фоновое излучение. Мы знаем, что у вселенной не существует «края» на расстоянии до источника микроволнового излучения, которое находится почти на целой дистанции Хаббла от нас. Поэтому мы обычно предполагаем, что вселенная намного больше, чем нам собственный наблюдаемый объем Хаббла, и что настоящий край, который может существовать, находится намного дальше, чем мы когда-либо могли наблюдать. Возможно, это неверно: возможно, край вселенной находится сразу за дистанцией Хаббла от нас, а за ним — морские чудища. Но поскольку вся наблюдаемая нами вселенная везде относительно одинакова и однородна, такой поворот был бы очень странным.
Боюсь, у нас никогда не будет хорошего ответа на этот вопрос. У Вселенной может вообще не быть края, а если он и есть, то будет достаточно далеко, чтобы мы его никогда не увидели. Нам остается постигать лишь ту часть Вселенной, которую мы действительно можем наблюдать».
А у вас есть предположения, что находится на краю Вселенной? Расскажите в нашем чате в Телеграме.
Космические монстры Астрономы ловят загадочные сигналы из глубин Вселенной. Что посылает их на Землю?
Американские астрономы обнаружили целый класс космических объектов, о которых ученые ранее не имели представления. Речь идет о карликовых черных дырах, которые занимают промежуточное положение между самыми массивными нейтронными звездами и черными дырами небольшой массы, чье существование не вызывало сомнений. Однако в последние годы появляются все больше сообщений о необычных космических явлениях, которые могут быть вызваны совершенно экзотическими объектами. «Лента.ру» рассказывает о гипотетических звездах, чье существование, возможно, никогда не будет доказано.
Звезда-вселенная
Одним из космических феноменов, чья природа окончательно не раскрыта, является гамма-всплеск — выброс большого количества энергии в виде колоссального взрыва, который наблюдается в отдаленных галактиках, в миллиарде световых лет от Земли. Несмотря на чрезвычайную редкость этих световых сигналов, астрономы постоянно регистрируют их благодаря тому, что гамма-всплески — одни из самых ярких событий во Вселенной. Существует их меньший аналог, называемый повторяющимися мягкими гамма-всплесками, и причиной могут являться нейтронные звезды с чрезвычайно сильными магнитными полями.
Гамма-всплески традиционно связывают со сверхновыми, когда массивная звезда коллапсирует в нейтронную звезду или черную дыру. Однако точный механизм их возникновения пока неизвестен, что оставляет место спекуляциям. Например, в момент своей гибели звезда, испускающая гамма-всплеск, превращается не в черную дыру, а в нечто на нее похожее — гравастар.
Квазизвезда в сравнении с другими звездами
Некоторые звезды на заре существования Вселенной могли быть достаточно массивными, чтобы внутри них зародились черные дыры, но внешняя оболочка оставалась стабильной миллионы лет. Такая звезда излучала бы свет как целая галактика.. Изображение: Wikipedia
Гравастар внешне похож на черную дыру, которая поглощает материю, порождает высокоэнергетическое излучение, а также излучение Хокинга. Однако внутри он имеет совершенно другую метрику, называемую пространством де Ситтера, и, по сути, обычный вакуум с положительной космологической постоянной. В центре гравастара содержится темная энергия, которая препятствует сжатию внешней оболочки в сингулярность.
Типичный горизонт событий у гравастара отсутствует, его появление предотвращает ультратонкая темная «скорлупа» из практически неразрушимой материи, которая ведет себя подобно идеальной жидкости. По словам физика Эмиля Моттолы (Emil Mottola), который предположил о существовании гравастаров в 2002 году, любое тело, упавшее на гравастар, будет уничтожено и «ассимилировано» в оболочку. В то же время гравастар может переизлучать материю, что делает его даже более ярким источником энергии, чем черные дыры.
Темные пузыри
Другие гипотетические объекты — звезды темной энергии — немного похожи на гравастар. Они также рождаются при гибели массивной звезды, но коллапсирующее вещество никогда не достигает состояния сингулярности. Вместо этого материя распадается на легкие частицы и «капли» темной энергии, которая создает давление, достаточное, чтобы сдержать коллапс. При распаде частиц образуются космические лучи — потоки высокоэнергетических частиц, в том числе позитронов, которые также фиксируются учеными. Звезды темной энергии придумал в 2005 году Джордж Чаплайн (George Chapline), физик из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (США). Он считает, что настоящих черных дыр не существует — есть только звезды темной энергии.
Как и в случае с гравастаром, поведение звезды темной энергии можно описывать с помощью квантово-механической жидкости, порождаемой конденсатом Бозе-Эйнштейна (бозе-конденсат). Конденсат Бозе-Эйнштейна представляет собой фазовое состояние вещества, образованное бозонами — частицами, которые могут находиться в одном и том же квантовом состоянии (грубо говоря, их принципиально нельзя отличить одну от другой даже по положению в пространстве). Это отличает бозоны от фермионов (например, электронов), в отношении которых действует знаменитый принцип запрета Паули, который проходят еще в школе.
Гало темной материи может быть огромной бозонной звездой
Физики используют квантово-механические свойства конденсата Бозе-Эйнштейна (например, сверхтекучесть) для описания свойств искривленного пространства-времени. В модели Чаплайна у горизонта событий звезды темной материи происходит фазовый переход пространства времени в некий аналог бозе-конденсата, в результате чего объекты, падающие на горизонт событий, для внешнего наблюдателя перестают бесконечно замедляться. Вкупе с отсутствием сингулярности в центре звезды темной энергии позволяли примирить теорию относительности с квантовой механикой.
Сдержать себя
Конденсат Бозе-Эйнштейна также оказался полезным в предсказании экзотических объектов совершенно другого типа — бозонных звезд. Бозонная звезда, или Бозе-звезда, представляет собой удерживаемый собственной гравитацией гигантский сгусток конденсата. Предполагается, что такой объект может состоять из темной материи, которая образована какими-то неизвестными частицами-бозонами, например, сверхлегкими КХД-аксионами. Бозонная звезда из темной материи совершенно прозрачна и невидима, но ее возможно обнаружить по гравитационному взаимодействию с обычным веществом. Плотная бозонная звезда своим мощным гравитационным полем будет искривлять траектории световых лучей, создавая пустую область — аналог тени горизонта событий черной дыры.
Как и черная дыра, бозонная звезда будет поглощать материю, но настоящего горизонта событий у нее нет. Поскольку она прозрачна, поглощенное вещество, которое может нагреваться и испускать излучение, будет видно в центре. Вращающаяся бозонная звезда должна приобретать форму бублика.
Хотя нет доказательств, что бозонные звезды действительно существуют, они могли бы быть причиной некоторых высокоэнергетических явлений, происходящих в ядрах активных галактик. Кроме того, Бозе-звезды являются одним из кандидатов на роль скоплений темной материи, определяющих эволюцию галактик. Согласно современным представлениям, галактики формируются благодаря гравитационному притяжению масс темной материи, называемых гало. Гало окружает галактический диск и простирается далеко за его пределы, при этом являясь основным компонентом общей массы галактики. Некоторые ученые рассматривают гало темной материи как гигантскую Бозе-звезду.
Преонные и кварковые звезды по внешнему виду могут сильно напоминать нейтронные звезды
Между светом и тьмой
Еще одним объектом, состоящим из гипотетических частиц, является преонная звезда. Преоны — это частицы, из которых могут состоять кварки. Преонные звезды обладают большей плотностью, чем нейтронные звезды, но все еще неспособны коллапсировать в черную дыру. В диаметре они могут достигать одного метра (если содержат массу ста планет Земля) или быть размером с горошину (вмещают массу Луны).
Также промежуточное место между нейтронными звездами и черными дырами занимают кварковые звезды, образующиеся при коллапсе настолько массивной звезды, что нейтроны не способны сдержать сжатие и распадаются на кварки. Кварковая звезда — это гигантская частица-нуклон. Если в ее составе присутствуют кварки с ароматом s (странные кварки), то такую звезду называют странной.
Существование подобных звезд обычно ставится под сомнение научным сообществом. Тщательное наблюдение за различными объектами позволяет исключить свойства, присущие гравастарам и другой экзотике. В новой статье, опубликованной в журнале Nature, сообщается об обнаружении объекта, который массивнее нейтронной звезды, но меньше обычных черных дыр, находящихся в диапазоне масс 5-15 Солнц. Этот объект вращается вокруг гигантской красной звезды, а его масса сравнима с 3,3 Солнца. Однако астрономы склонны полагать, что они нашли именно черную дыру, пусть и относящуюся к невиданному ранее классу карликовых черных дыр.
Скорее всего, во Вселенной существует (или существовало) еще множество объектов, которые не вписываются в современные представления о космосе. Некоторые из них уже обнаружены, например, субкарликовые пульсаторы (не путать с пульсарами) или необычные типы сверхновых. Возможно, они не так потрясают воображение, как гравастары, но ученым они интересны прежде всего тем, что они реальны.
p_i_f
ДЛЯ ВСЕХ И ОБО ВСЕМ
Прямоугольную форму галактика приняла от слияния с другой галактикой. И наша, возможно, такой же станет
Далекие, но удивительные объекты то и дело обнаруживают астрономы
Гигантский водопроводный кран
Астрономы НАСА (Nasa’s Jet Propulsion Laboratory) под руководством ученых из Калифорнийского технологического института (the California Institute of Technology) получили еще одно подтверждение тому, что вода была во Вселенной чуть ли не с самого ее зарождения. Они обнаружили гигантский фонтан, расположенный почти в 12 миллиардах световых лет от нас.
Сейчас Вселенной 13,8 миллиардов лет. Стало быть, возраст источника воды, свет от которого идет до нас 12 миллиардов лет, 1,8 миллиардов лет. Это и есть ранняя стадия эволюции мироздания.
Водой залиты окрестности квазара APM 08279+5255, который буквально выплескивает ее в виде пара. Воды там столько, что вся земная по сравнению с запасами, находящимися на краю Вселенной, покажется маковой росинкой. Ее в 140 триллионов раз больше, чем в океанах нашей планеты. Это примерно 100 тысяч «бочек» размером с Солнце.
По словам Бредфорда, обнаруженный феномен свидетельствует о том, что вода распространена повсюду во Вселенной. И уже имелась в «такие ранние времена».
Квазар производит воду и строительные материалы для планет Фото: НАСА
Ученые наблюдают за гигантским «водопроводным краном» с 2008 года с помощью спектрометра Z-Spec, установленного в Калифорнийской субмиллиметровой обсерватории (Caltech Submillimetre Observatory (CSO), и 10-метрового телескопа на Гавайский островах (Mauna Kea, Hawaii).
Огромная прореха
Прореха видна на карте реликтового излучения Фото: НАСА
Злобное лицо
В самом деле мистически выглядит изображение, обнародованное НАСА. Со снимка, сделанного с помощью космического телескопа «Хаббл» (Hubble), на нас смотрят чьи-то горящие и весьма злобные глаза. А если приглядеться, то можно увидеть, что расположены они на голове, похожей на череп. Что за страшилище? Дьявол? И к чему он нам?
О подобных эффектах рассказывал еще Альберт Эйнштейн. И само их существование, по мнению большинства ученых, свидетельствует о том, что его общая теория относительности в целом верна.
Гравитационные линзы искажают изображения удаленных объектов, но в то же время позволяют их рассмотреть, поскольку словно бы приближают эти объекты.
В конкретном случае изображение искажает гравитация от массивного кластера Abell 68, расположенного в 2 миллиардах световых лет от нас.
Лик, открывшийся астрономам, похож на персоонажа компьютерной игры Фото: НАСА
Лик возник в результате действия гравитационной линзы
Фото: НАСА
Прямоугольная галактика, которую астрономы причислили к карликовым, получила обозначение LEDA 074886. До нее около 70 миллионов световых лет. Или 21 мегапарсек (Мрс). Галактика находится в группе из 250 других галактик.
Прямоугольную форму галактика приняла от слияния с другой галактикой. И наша, возможно, такой же станет
Похоже, что в глубинах Вселенной работает циколпический МГД-генератор. Но для кого он вырабатывает ток? И для каких целей? Фото: НАСА
Пока астрономы определили, что под влиянием объекта расположенные рядом звезды двигаются со скоростью 500 километров в секунду. Эти звездами «монстр», похоже, и питается. А дополняет рацион мелкими черными дырами. И полнеет.
Что там внутри…
Черная дыра массой в 7 миллиардов солнечной пожирает соседние звезды Фото: НАСА
Что там, в глубинах Вселенной? С. Рубин — М. Марговская
Что там, в глубинах Вселенной?
Как возник мир? По каким законам развивается Вселенная? Сколько ей лет и какова продолжительность её будущего существования? Не одно столетие человечество занимают эти вопросы. Сегодня наука достигла таких высот, что, кажется, вот-вот даст на них ответы. Так ли это? Мы попросили прояснить ситуацию доктора физико-математических наук, профессора Научно-исследовательского ядерного университета «МИФИ» С.Г. РУБИНА.
– Сергей Георгиевич, как известно, самой распространённой теорией возникновения Вселенной считается теория Большого взрыва. Объясните, пожалуйста, в чём её суть. Многие, хотя и знают, что она существует, плохо представляют себе, что это такое.
– Знаете, современная наука, хотя и не решила окончательно вопрос о происхождении Вселенной, продвинулась так далеко, что человеческого воображения уже не хватает, чтобы представить суть некоторых научных открытий. То же и с теорией Большого взрыва. Поскольку наш мозг формировался миллионы лет в определённых условиях (малые скорости, слабая гравитация, макроскопические размеры), нам очень трудно принять, что пространство и время изначально возникли в микроскопической области, что Вселенная постоянно расширяется и так далее. Не могут себе этого зримо представить и учёные, но у них, помимо воображения, есть ещё один инструмент, которого лишены люди, не связанные с наукой, – это хорошо проверенные уравнения. Именно они доказывают, что до Большого взрыва существовало некое поле, обладавшее рядом физических свойств, в том числе и плотностью энергии. Согласно квантовой теории, флуктуации этого поля постоянно возникают как в прошлом, так и в настоящем. Так вот, лет тридцать-сорок назад выяснилось, что при некоторых видах флуктуаций поля возникает расширение пространства, причём в первый момент процесс расширения имел огромную скорость. В науке это называется инфляцией. Соответственно плотность энергии поля, внутри которого происходила инфляция, начала быстро уменьшаться, порождая энергичные частицы (именно из них потом и образовались все небесные тела). Это означало рост температуры во Вселенной, поскольку известно, температура системы пропорциональна характерной энергии его частиц. Вот этот процесс, который для нас, современных наблюдателей, кажется единым мгновением и называется Большим взрывом. И с этого момента пространство продолжало расширяться, замедляясь, температура постепенно понижалась, а примерно через 13,6–13,7 миллиарда лет появился на Земле человек.
– Но как возникло вот это первоначальное поле и в каких условиях оно существовало, если тогда не было ни пространства, ни времени – в нашем понимании?
– На этот вопрос у науки нет ответа. Возможно, поле существовало всегда, возможно, оно когда-то возникло по неведомым нам причинам… Единственное, что мы знаем точно, – оно существовало до возникновения Вселенной и существует до сих пор, продолжая постоянно флуктуировать. Также нет ответа на вопрос о том, в каких условиях оно существовало: мы не знаем уравнений, которые могут их описать, а значит, можно только гадать. А всё, что может существовать только на уровне догадок, наука в расчёт не принимает.
– А помимо математических расчётов есть какие-то аргументы, подтверждающие теорию Большого взрыва?
– Ну конечно! Любой уважающий себя физик всё время проверяет свои уравнения на практике. Например, в 1960‑х годах было открыто реликтовое излучение, которое доказало, что Вселенная раньше была очень горячей, а потом стала охлаждаться за счёт расширения. А вот ещё одно доказательство: звёзд старше тринадцати миллиардов лет не обнаружено. Более того, если бы Вселенная существовала вечно, звёзды не могли бы образовываться, по крайней мере, в том виде, в каком они существуют сейчас. Потому что любая звезда состоит в основном из водорода, который постепенно перерабатывается в гелий. То есть водорода уже давно не осталось бы. Ну и наконец, теорию подтверждают расчёты на мощных компьютерах, в коде которых воссоздаются условия Большого взрыва, и они, опираясь на эти данные, моделируют то же распределение галактик, какое существует на самом деле.
– Но ведь есть альтернативные теории? Например, теория пульсирующей Вселенной…
– Да, такая теория есть и её разрабатывают серьёзные учёные. Согласно ей, наша Вселенная существует вечно, то расширяясь в пространстве до своего максимума, то сжимаясь обратно и уничтожая всё существующее в ней. Но я этой теорией никогда не занимался и, честно говоря, считаю её не слишком перспективной. Что же до других альтернативных теорий, то вероятность их корректности мала.
– Интересно, что теории Большого взрыва доверяют не только светские учёные. К ней положительно относятся Католическая и Православная Церкви – по их мнению, она не опровергает возможности сотворения мира Богом.
– Я с большим уважением отношусь ко всем религиям и к верующим людям. Но для меня как для физика нет понятия веры, есть лишь понятие вероятности. И если мы хотим определить степень вероятности существования Бога, необходимо определиться с предметом разговора, ответить на вопрос – какими свойствами обладает сущность, которую мы называем Богом. Может ли Он нарушать законы природы? Продолжает ли Он за нами, грешными, наблюдать и карать за проступки? Если да, то зачем, каким образом? Конечно, вероятность того, что первопричина возникновения нашей Вселенной – Бог, остаётся, но, по моему мнению, она крайне мала. И чем бóльшим количеством свойств, подобных тем, что я только что назвал, мы Его наделяем, тем меньше шансов (на мой взгляд!), что Бог существует, то есть вероятность падает практически до нуля. Но, как известно, вера – явление самодостаточное, научного обоснования ей не требуется, так что верить в Бога или нет – личное дело каждого.
– Конечно, вы правы, вопрос веры каждый решает сам для себя. Но если принять атеистическую точку зрения, то получается, что возникновение Вселенной – чистая случайность?
– Но тогда почему в ней всё настолько упорядочено, гармонично? Ведь случайность ассоциируется скорее с хаосом.
– Замечательный вопрос. Над ним размышляют многие учёные. Действительно, такая случайность поначалу кажется невероятной. Однако все мы когда-нибудь видели, как из небольшой трещинки на заасфальтированной площади пробивается на свет одинокий цветочек. Спрашивается, как же семя, из которого он вырос, ухитрилось попасть именно в эту трещину? Но вопрос снимается, как только мы понимаем, что это было одно из тысячи семян, большинство которых погибло на асфальте.
Да и по поводу гармонии природы у меня большие сомнения. Практически каждый человек чем-нибудь да болен. Мир животных жесток – всё время идёт борьба за выживание. Идеальные природные условия для существования реализуются крайне редко и т. д.
– Не хотите ли вы сказать, что наша Вселенная образовалась в результате одной из тысяч случайных реакций, большинство из которых ни к чему не привели?
– Именно! Только не тысяч – многих миллиардов! Наша Вселенная – всего лишь одна из бесконечного числа Вселенных с самыми разными свойствами. Все они возникают в результате различных флуктуаций. В подавляющем большинстве Вселенных ничего зародиться не может, они пустые. А вот наше поле сфлуктуировало так, что возникли условия для зарождения жизни.
– В связи с этим хочется задать другой вопрос – вы в инопланетян верите?
– Повторюсь, слово «вера» – не из лексикона учёных. Только в нашей Галактике порядка 100 миллиардов звёзд. Вокруг большинства вращаются планеты. Очевидно, что на многих из них имеются условия, аналогичные Земным. Ну а одинаковые условия приводят к одинаковым результатам – разум на них должен зародиться. Так что уверен с высокой вероятностью, что наша планета далеко не единственная, на которой возникла жизнь, и в нашей Вселенной, помимо Земли, существует множество других цивилизаций.
– А почему же тогда до сих пор нет никаких реальных подтверждений этому?
– Это как раз очень тревожит современных учёных. Ведь многие из этих цивилизаций намного древнее нас, может быть, они уже погибли. А может быть, они о нас знают, но мы им просто не интересны. Ведь представьте только, насколько они более развиты, чем мы, если их цивилизация на несколько миллиардов лет древнее нашей? Не исключено даже, что эти цивилизации и выполняют для нас те самые функции Бога, о которых мы с вами говорили.
– То есть жизнь на Земле, возможно, инопланетного происхождения?
– Вполне возможно. Но проблемы существования Бога это всё равно не решает, ведь те цивилизации тоже как-то возникли.
– Надеюсь, что мы встретимся с инопланетными братьями раньше, чем придёт конец земной цивилизации… Кстати, раз уж конец света не случился 21 декабря, как нам предрекали, то будет ли он вообще?
– Ну, если говорить о конце света как о гибели Вселенной, то это произойдёт очень нескоро – через много миллиардов лет. И скорее всего причиной тому станет чрезмерное расширение и, как результат, – охлаждение, при котором ни движение небесных тел, ни тем более какая-либо жизнь станут невозможны.
– Я недавно прочла, что этот процесс объясняется действием некой тёмной энергии, которой противостоит тёмная материя. Не могли бы вы пояснить, что это за феномены такие?
– Тёмная материя была открыта несколько десятков лет назад в результате наблюдения за движением звёзд в галактике. Было обнаружено, что звёзды движутся так, будто помимо них самих существует нечто, создающее дополнительное гравитационное притяжение. И вот это самое нечто и получило название «тёмная материя», потому что никто не знал, что это такое. Сейчас предполагается, что тёмная материя – это некие частицы, которым присущи два особых свойства: они очень массивные и практически не взаимодействуют с окружающей средой, что делает их невидимыми.
Тем не менее они повсеместно присутствуют, поэтому учёные не теряют надежду их всё-таки найти. Кто первый найдёт – тот и нобелевский лауреат.
– С ней сложнее. Тёмную энергию обнаружили в 1998 году, и оказалось, что именно она составляет около 70 процентов всей существующей плотности энергии. Если коротко, то тёмная энергия создаётся полем, которое очень равномерно распределено по всему пространству Вселенной, что само по себе весьма странно. Но ещё более странно, что в этом поле отсутствуют какие-либо колебания, только чистая энергия, пребывающая в стационарном состоянии. Почему – существует множество версий, но точного ответа пока никто не знает.
– Но тёмная энергия как-то воздействует на Вселенную?
– Говоря простым языком, она заставляет далёкие галактики разбегаться все дальше, причём с небольшим ускорением. Если бы тёмной энергии не было, то на каком-то этапе расширение Вселенной замедлилось бы до минимума. А так пространство расширяется всё с бóльшим ускорением, скопления галактик разлетаются всё дальше, температура во Вселенной понижается. В конце концов небесные тела остынут. Впрочем, как я уже говорил, до этого ещё миллиарды лет.
– Это обнадёживает! Но то Вселенная, а как насчёт нашего земного шарика? Ему-то сколько осталось?
– Да столько же, сколько будет светить наша звезда – Солнце. Ведь опасностей из космоса не так много. Исследования же Солнца свидетельствуют, что ещё примерно 5 миллиардов лет оно наверняка будет функционировать в том же режиме, что и сейчас. Не погаснет и не начнёт греть нас слишком сильно. Большой метеорит, конечно, может уничтожить жизнь на Земле, но учёные контролируют движение крупных небесных тел, и в случае возникновения опасности мы сможем её предотвратить уже в недалёком будущем. Так что главная опасность исходит от нас же самих. И день конца света в первую очередь зависит от того, насколько бережно мы будем относиться к миру, в котором оказались по счастливой случайности…
– От себя добавлю – случайность, которая, несмотря ни на что, так похожа на чудо…